ΗΜΥ 007 – Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη 15 ΗΜΥ 007 – Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη 15 Τηλεφωνικά Δίκτυα και Δίκτυα Μετάδοσης Δεδομένων TΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ

Περίληψη Δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος Τεχνολογία Μεταγωγής Public Switched Telephone Network (PSTN) – Δημόσιο δίκτυο μεταγωγής τηλεφώνου Ψηφιακές Υπηρεσίες: T1/DS1 Integrated Services Digital Network (ISDN) – Ψηφιακό δίκτυο ενοποιημένων υπηρεσιών Δίκτυα μεταγωγής πακέτων X.25 και Virtual Circuit –Νοητό κύκλωμα Μετάδοση δεδομένων με Frame Relay – Αναμετάδοση πλαισίου Asynchronous Transfer Mode (ATM) – Ασύγχρονος Τρόπος Μεταφοράς Τεχνολογία Μεταγωγής

Υλικό Αναφοράς Cyganski, D., Orr, A. O., and Vaz, R. F., Information Technology Inside and Outside, Prentice Hall, 2001 Κεφ. 18, σελίδες 246-257 Understanding Telecommunications http://web.archive.org/web/20040413074912/www.ericsson.com/support/telecom/index.shtml How ΙP Telephony Works http://computer.howstuffworks.com/ip-telephony.htm

Βασική λειτουργία δικτύου Επιτρέπει την επικοινωνία μεταξύ δύο ή περισσότερων τερματικών (endpoints) Η λειτουργία του δικτύου εξαρτάται από το είδος της πληροφορίας που επικοινωνεί αν η επικοινωνία πρέπει να είναι αμφίδρομη ή όχι αν η επικοινωνία πρέπει να είναι σε πραγματικό χρόνο πόσους χρήστες θα πρέπει να εξυπηρετεί το δίκτυο ταυτόχρονα αν οι χρήστες πρέπει να «ζευγαρώνονται» αν οι συνδέσεις θα είναι μόνιμες ή προσωρινές από την τυπική διάρκεια μια σύνδεσης

Παραδείγματα Δικτύων Δίκτυα τηλεφώνων Δίκτυο καλωδιακής τηλεόρασης αμφίδρομη επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο (καθυστέρηση < 0,33 sec) επικοινωνία μεταξύ δύο χρηστών Οι συνδέσεις ενώνονται και διακόπτονται συχνά από τους χρήστες Δίκτυο καλωδιακής τηλεόρασης Η επικοινωνία δεν είναι αμφίδρομη Δεν είναι σε πραγματικό χρόνο Η επικοινωνία είναι από μία πηγή σε πολλούς χρήστες Η σύνδεση μεταξύ του παροχέα και των χρηστών είναι μόνιμη

Δύο Τύποι Δικτύων Δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος Δίκτυα μεταγωγής πακέτων Προσφέρει αφιερωμένη γραμμή / διαδρομή (path) μεταξύ των χρηστών για την διάρκεια της κλήσης Χρησιμοποιείται στα τηλεφωνικά δίκτυα Είναι σαν να χρησιμοποιείς ένα «ιδιωτικό δρόμο» Δίκτυα μεταγωγής πακέτων κάθε μήνυμα χωρίζετε σε μικρά πακέτα τα πακέτα μεταφέρονται ανεξάρτητα ακολουθώντας ακαθόριστες διαδρομές μέσω διαθέσιμων κόμβων του δικτύου Διαφορετικά πακέτα μπορούν να πάρουν διαφορετικές διαδρομές και χρόνο το μήνυμα συναρμολογείτε στον προορισμό του Είναι σαν να χρησιμοποιείς μία «κοινή λεωφόρο» Δίκτυο μεταγωγής κυκλώματος Δίκτυο μεταγωγής πακέτων

Τύποι Δικτύων

Βασικά στοιχεία δικτύων Κόμβοι - Nodes Συνδέσεις - Links Τερματικά - Terminals

Δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος Κύκλωμα μεταξύ δυο τερματικά / χρήστες Χρειάζεται καλώδια σύνδεσης Πολύ ακριβό αν για κάθε πιθανή σύνδεση υπάρχει εγκατάσταση καλωδίου Το κύκλωμα δημιουργείτε μέσω τηλεφωνικών κέντρων και συστημάτων μεταγωγής

Σύστημα Μεταγωγής 1895 Σήμερα Χειροκίνητα Κέντρα: Όταν κάποιος καλούσε ένα αριθμό άναβε μία λάμπα στο “switch board” Η τηλεφωνήτρια/ής σύνδεε τον καλώντα με τον καλούμενο τοποθετώντας το κατάλληλο βύσμα καλωδίου στην κατάλληλη υποδοχή Αυτόματα Κέντρα μεταγωγής: αντικατάσταση χειροκίνητων κέντρων με ηλεκτρονικούς υπολογιστές Επιλογή και μετάδοση αριθμού με παλμούς ηλεκτρικού ρεύματος (“dial pulse”) Επιλογή και μετάδοση αριθμού με ηχητικά σήματα – τόνους διαφορετικών συχνοτήτων (“touch tone”) 1895 Σήμερα

Κύκλωμα Το κύκλωμα αποτελείται από δύο βρόγχους (loops) Χρήση συμπληρωματικών τμημάτων (patch) για την δημιουργία μόνιμων κυκλωμάτων Παράδειγμα: PBX – Private Branch eXchange = Τμήμα ιδιωτικών συνδιαλέξεων Εταιρίες, οργανισμοί, κτλ

Χρήση Αναμεταδότη Ο αναμεταδότης ή διάταξη επανάληψης είναι μία διάταξη η οποία επιτρέπει την επέκταση του δικτύου σε αριθμό nodes και μήκος καλωδίου Ενισχύει και αναμεταδίδει το σήμα Βοηθά στην αντιμετώπιση της εξασθένισης του σήματος λόγω μεταφοράς μέσω των χάλκινων καλωδίων

PSTN - Δημόσιο δίκτυο μεταγωγής τηλεφώνου Public Switched Telephone Network (PSTN) Προσφέρει: Σταθερή τηλεφωνία Ασύρματη τηλεφωνία fax (με ενσωματωμένο modem) Επικοινωνία δεδομένων (data communication) με modem

PSTN Το παλαιότερο και μεγαλύτερο σύστημα τηλεπικοινωνιών Έχει περισσότερους από 1200 εκατομμύρια συνδρομητές Για αρκετό καιρό ήτανε το μοναδικό δίκτυο για τηλεφωνία Σήμερα πολλοί επιλέγουν το κινητό τηλέφωνο για τις κλήσεις τους Υπάρχουν τώρα διαφόρων τύπων δικτύων για την μετάδοση φωνής ISDN Frame relay ATM internet

PSTN: Βασικά Χαρακτηριστικά Αναλογική πρόσβαση, 300-3,400 Hz Δίκτυο μεταγωγής κυκλώματος με αμφίδρομη επικοινωνία (circuit-switched duplex connection) Εύρος ζώνης 3,100 Hz για αναλογικά τηλεφωνικά κέντρα (telephone exchanges)

PSTN τότε To PSTN της δεκαετίας του 1960 ήτανε απλό και αναλογικό Τα τηλέφωνα ήταν τα μόνα τερματικά Το τοπικό δίκτυο πρόσβασης (local exchange) Πρόσβαση με χάλκινα καλώδια Το υπεραστικό δίκτυο (trunk network) Ενώνει τα τοπικά δίκτυα

PSTN σήμερα Τερματικά διαφόρων ειδών Μετατροπή σήματος από αναλογικό σε ψηφιακό Χρήση modem (modulator -demodulator) για Α/D μετατροπές και μετάδοση δεδομένων με διαμόρφωση και αναδιαμόρφωση σήματος Τα υπεραστικά δίκτυα είναι ψηφιακά και χρησιμοποιούν οπτικές ίνες

T1 carrier - φορέας Τ1 Τo πρώτο ψηφιακό μόνιμο κύκλωμα του PSTN Μεταφέρει 24 ψηφιακές κλήσεις ταυτοχρόνως μέσω χάλκινων καλωδίων σε αποστάσεις μέχρι 50 μιλίων Τώρα χρησιμοποιούνται και οπτικές ίνες Χρησιμοποιεί αναμεταδότες κάθε 6.000 πόδια Ο ρυθμός δεδομένων είναι 1,544 Mbps 24 x 8 bits /sample = 192 + 1 bit για συγχρονισμό (193 bits /sample ) x 8000 samples / sec = 1,544 Mbps Χρησιμοποιείται για μετάδοση φωνής και για μετάδοση δεδομένων Η μετάδοση πληροφοριών με το T1 λέγεται DS1 – Digital Services 1

Ψηφιακές Υπηρεσίες Διάφορες ψηφιακές υπηρεσίες στο PSTN Χρησιμοποιούνται για την παροχή του διαδικτύου

SONET και CCITT Ρυθμός δεδομένων Πρότυπα μετάδοσης ψηφιακών δεδομένων με οπτικές ίνες North American Synchronous Optical Network (SONET) Ευρωπαϊκά πρότυπα – CCITT = International Consultative Committee for Telecommunications Ρυθμός δεδομένων

ISDN ISDN - Integrated Services Digital Network το οποίο μεταφράζεται ως ψηφιακό δίκτυο ενοποιημένων υπηρεσιών. Το ISDN είναι ένα ψηφιακό δίκτυο που υποστηρίζει ταυτόχρονα (ενοποιεί) διάφορα είδη υπηρεσιών, όπως για παράδειγμα data υπηρεσίες, υπηρεσίες ήχου αλλά και υπηρεσίες βίντεο χαμηλής ποιότητας. Η ενοποίηση επιτυγχάνεται χάρη στην μετατροπή όλων των προς μετάδοση σημάτων σε ψηφιακή μορφή.

ISDN Στο σήμα βασικού ρυθμού (basic rate signal) του ISDN υπάρχουν δύο κανάλια B των 64 kbps για μετάδοση φωνής και ένα κανάλι D των 16 kbps για μετάδοση data Η πληροφορία ρέει επομένως με ρυθμό 2*64+16=144 kbps μέσα από τη δισύρματη γραμμή που συνδέει το χρήστη με το τοπικό κόμβο του δικτύου Οι κόμβοι του δικτύου πρέπει να έχουν τη δυνατότητα να ξεχωρίζουν τα κανάλια και αφού ανακτήσουν το σήμα που είναι αποθηκευμένο σε κάθε ένα από αυτά, να το αποστέλλουν στο κατάλληλο δίκτυο (δίκτυο μεταγωγής κυκλώματος ή δίκτυο μεταγωγής πακέτων) H πληροφορία σηματοδοσίας (signaling information) μεταφέρεται από το κανάλι D, επομένως οι κόμβοι του δικτύου πρέπει να υλοποιούν συναρτήσεις ανάκτησης και χειρισμού αυτής της πληροφορίας, καθώς και αποστολής της

ISDN N-ISDN = Narrow-band (στενού φάσματος ) ISDN

Παραδείγματα

Μεταγωγή Πακέτου Τα μηνύματα τεμαχίζονται σε μικρά πακέτα τα οποία έχουν διεύθυνση παραλήπτη και αποστολέα αλλά και Α/Α πακέτου.

ATM Το ATM είναι μία τεχνική για τη μετάδοση πληροφορίας η οποία αρχικά τεμαχίζει ψηφιακά σημάτων σε κομμάτια σταθερού μήκους τα οποία αποθηκεύει στη συνέχεια στα ATM cells. Αυτά τα (σταθερού μεγέθους) cells πολυπλέκονται ασύγχρονα στο χρόνο και τελικά μεταδίδονται μέσα από νοητά μονοπάτια (VPs - Virtual Paths) και νοητά κανάλια (VC - Virtual Channels). Επιτυγχάνει την ενοποίηση της μεθόδου μεταγωγής κυκλώματος και μεταγωγής πακέτων υλοποιώντας σταθερές συνδέσεις (είναι δηλαδή CO - Connection-Oriented) με την χρήση νοητών μονοπατιών και καναλιών για τη μετάδοση των cells. Το ATM cell έχει μέγεθος 5+48 bytes. Η ταχύτητα του προσαρμογέα χρήστη-δικτύου (UNI - User-Network Interface) επιλέχθηκε στα 155.520 Mbps

Στην συνέχεια… Λειτουργία δικτύων ηλεκτρονικών υπολογιστών